zemin kazık modelinin dinamik analizi

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi
Cilt 2, Sayı 1, 1-11, 2013
Journal of Advanced Technology Sciences
Vol 2, No 1, 1-11, 2013
MEVCUT YIĞMA BİR YAPININ DEPREM DAVRANIŞININ
DEĞERLENDİRİLMESİ
Asuman Işıl ÇARHOĞLU1*, Kasım Armağan KORKMAZ2
Süleyman Demirel Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Çünür, Isparta
2
Dokuz Eylül Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tınaztepe, İzmir
1
Özet-Türkiye’de yığma yapım teknolojisi yüzlerce yıl eskisine dayanmaktadır.
Özellikle büyük çoğunluğu kırsal kesimlerde inşa edilen yığma yapılar deprem
yönetmeliğine göre yapılmadığı için deprem etkisi altındaki dayanımları zayıf olup
küşük depremlerde bile hasar görebilmekte veya yıkılabilmektedir. Hatta can ve mal
kayıpları meydana gelebilmektedir. Bu nedenle, deprem kuşağında yer alan ülkemizin
kırsal kesiminde yapı stoğunun önemli bir kısmını oluşturan yığma yapıların deprem
etkisindeki davranışlarının incelenmesi oldukça önemlidir. Bu çalışma kapsamında,
mevcut tuğlalı yığma bir yapının deprem davranışlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu
amaçla örnek mevcut bir yığma yapı ele alınarak bu yapının sonlu elemanlar yöntemi ile
dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapının dinamik analizleri sırasında 20 farklı
ivme kaydı kullanılarak zaman tanım alanında dinamik analiz yöntemi uygulanmıştır.
Elde edilen analiz sonuçlarıyla yığma yapıların deprem etkisi altındaki davranışları
değerlendirilmiştir.
Anahtar Kelimeler-Yığma yapılar, sonlu elemanlar yöntemi, dinamik analiz
EVALUATION OF EARTHQUAKE BEHAVIOR OF AN
EXISTING MASONRY BUILDING
Abstract-In Turkey, masonry building construction history goes back hundreds years
from now. Since most of the existing buildings in rural areas have not been designed
according to seismic design code, they have poor earthquake resistance and they may
get damage or collapse. Moreover, there can be life loose. Therefore, it is very
important to determine the earthquake behavior of the existing masonry buildings as an
important part of rural areas in Turkey, which is an earthquake prone country. In the
present study, an existing masonry building is investigated with finite element analyses
in the manner of earthquake resistance of existing masonry buildings. Dynamic analyses
of the structures are carried out through 20 different ground motion data. As a result,
earthquake behavior of the sample existing masonry building is defined.
Key Words-Masonry buildings, finite element methods, dynamic analysis
*
[email protected]
1
.::Mevcut Yığma Bir Yapının Deprem Davranışının Değerlendirilmesi::.
1. GİRİŞ (INTRODUCTION)
Yığma yapıların inşası, insanların yerleşik hayata geçmesiyle başlamıştır. Türkiye’de de az katlı
yapıların inşası sırasında yığma yapılar tercih edilmektedir. Özellikle Türkiye’nin kırsal
kesiminde yığma yapılar oldukça fazladır. Bu bölgeler çoğunlukla da deprem etkisinde yer
almakta olup büyük kısmı depreme karşı güvenli değildir. Bu yapılar mühendislik hizmeti
görmeden, deprem etkileri dikkate alınmadan tasarlanan yapılardır [1-2]. Yapıları depreme
dayanıklı olarak tasarlamak için deprem sırasında oluşan kuvvetlerin bilinmesi ve bu kuvvetler
altındaki yapıların davranışının çok iyi incelenmesi gerekmektedir [3-4]. Depreme dayanıklı
yığma yapı kavramı, yığma yapıların dinamik etkiler altındaki davranışının bilinmesi ile
ilişkilidir.
Kargir Duvarlar Hesap ve Yapım Kuralları Standardı 1978 yılında yürürlüğe girmiş ve yığma
yapıların tasarımında hesaptan çok bu kurallar göz önüne alınmıştır. Bu kurallar deneysel ve
teorik çalışmalar ve geçmişte meydana gelen depremlerin etkilerinden dolayı oluşmuştur.
Yığma yapılarda duvarların taşıyıcı özelliği bulunmaktadır. Ülkemizde yığma yapıların sayısı
oldukça fazladır. Yığma yapılar düşey yüklere karşı dayanıklı olup dinamik ve yatay yüklere
karşı dayanımları oldukça azdır. Yığma yapılar rüzgâr ve deprem gibi yatay yüklere maruz
kalabilen yapılardır [5-6].
Literatürde yığma yapılarla ilgili birçok çalışma mevcuttur. Kanıt ve Işık, (2007), yığma
yapıların gerçek mekanik davranışlarını araştırmak amacıyla üç ayrı modeli deneysel ve sayısal
analizlere tabi tutmuşlar, deneysel ve sayısal sonuçları karşılaştırmışlardır [1]. Budak vd.
(1998), kırsal bölgelerdeki yapılaşma özellikleri, davranışları ve hasar türleri üzerinde
durmuşlar, bu tür yapıların depreme dayanıklı olarak tasarlanmasına ilişkin esasları
sunmuşlardır [2]. Bayraktar vd. (2007), analitik model iyileştirme yöntemini yığma yapılarda
uygulayarak yapıların deprem davranışlarını incelemişlerdir [7]. Çöğürcü ve Kamanlı (2007),
çalışmalarında düzlem dışı tersinir yüklerle yüklenen yığma duvarların deneysel sonuçlarını
sunmuşlardır [8]. Sesigür ve Çelik (2005), 1999 Kocaeli Depremi’nde hasar gören tarihi bir
yığma bina olan İzmit Sultan Abdülaziz Av Köşkü binasının onarım çalışmalarını yapmışlardır
[9]. Işık (2003), çalışmasında depreme dayanıklı yığma duvar tasarımına veri sağlamak amacı
ile alker duvar numunelerine iki eksenli yükleme deneyi uygulanmıştır [10]. Bozkurt (2003),
çalışmasında gaz beton bloklar ve tuğla blokları ele alarak aynı yapılarda farklı duvar
malzemesi kullanarak karşılaştırma yapmıştır [11].
Bu çalışmada, yığma yapıların deprem davranışlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla
örnek mevcut bir yığma yapı ele alınarak bu yapı sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiş ve
yirmi deprem ivme kaydı kullanılarak zaman tanım alanında dinamik analiz yöntemi
uygulanmıştır. Elde edilen analiz sonuçlarıyla mevcut tuğlalı yığma bir yapının deprem etkisi
altındaki davranışları değerlendirilerek güvenilirliği incelenmiştir. Yapılan bu çalışma bu tür
yapıların depremselliği hakkında genel bir fikir vermektedir.
2. YÖNTEM (METHOD)
Çalışma kapsamında yığma yapıların deprem davranışlarının belirlenmesi amacıyla örnek
mevcut bir yapı ele alınmış ve bu mevcut yapı sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmiştir.
Örnek mevcut yapı detaylı olarak incelenmiş ve yapısal detayları tesbit edilerek SAP 2000
bilgisayar programı ile analizler gerçekleştirilmiştir [12]. Yapı 1968 yılı yapımı olup, her hangi
bir tasarım yönetmeliği kriteri göze alınarak yapılmamıştır. Şekil 1’de 3 boyutlu görünümü
verilen yapı X yönünde 11 m Y yönünde 11 m ve yüksekliği her kat için 3 m olup iki katlıdır.
Şekil 2’de X, Y ve Z doğrultuları görülmektedir.
2
Çarhoğlu A. I., Korkmaz K. A.
Yığma yapıda hatılların duvarlara oturacak kısmı ile duvar kalınlığı eşit olarak alınmıştır. Hatıl
yüksekliğinden döşeme kalınlığı çıkarılarak hatıldan dolayı meydana gelen yükler elde edilerek
modele uygulanmıştır [13].
Tuğla malzeme ulaşılabilirliği uygun fiyatından dolayı tüm dünyada kullanımı devam eden bir
inşat malzemesidir. Tuğlalar yığma yapılarda taşıyıcı özelliği bulunan malzemeler olup basınca
dayanıklıdır. Tuğlalar çelik ve betonarme gibi yapılarda taşıyıcı olamayan elemanlarda da
kullanılmakta ve bu tür yapılarda yapıyı rüzgâr, kar, yağmur gibi etkilerden korumaktadır.
İncelenen yığma yapıda tuğlalar arasında harç olarak sıva malzemesi kullanılarak sıva ve tuğla
elemanın malzeme özellikleri sıvalı tuğla olarak alınmıştır. Yığma yapı duvarlarında kullanılan
sıvalı tuğlanın malzeme özelliği Tablo 1’de mevcuttur. Yığma duvarlarda kullanılan
malzemelerin basınç ve çekme gerilmeleri oldukça önemlidir. Elastisite modülü ile duvar basınç
dayanımı arasında Ed=200.fd bağıntısı vardır [14]. Bu denklemde fd; duvar basınç dayanımı, Ed;
duvar yapımında kullanılan kargir birimlerin elastisite modülüdür.
Şekil 1. 1968 Yapımlı Örnek Mevcut Yığma Yapının Farklı Görünümleri (Different Views of
Sample Available Masonry Structure Prefabricated in 1968)
Şekil 2. X, Y ve Z doğrultuları (X,
Y ve Z directions)
Tablo 1. Analizlerde kullanılan malzeme özellikleri (Material properties used in analysis)
Malzeme
Türü
Tuğla
Elastisite
modülü
(MPa)
3000
Poisson
oranı
0.2
Birim hacim
ağırlığı
kN/m3
20
2.1. Örnek Mevcut Yığma Yapının Dinamik Analizi (Dynamic Analysis of Sample
Available Masonry Building)
Bir bölgenin depremselliği, depreme maruz kalma derecesi anlamına gelmektedir. Bir bölgenin
depremselliğini belirlemede faylardan ve deprem kayıtlarından da faydalanılmaktadır.
Depremin meydana geldiği bölgelerde gelecekte de depremin olacağı göz önüne alınmaktadır.
Depremlerde yer kabuğunda biriken enerji fay hareketleri ile açığa çıkmaktadır. Deprem
3
.::Mevcut Yığma Bir Yapının Deprem Davranışının Değerlendirilmesi::.
sırasında zemin içinde yayılan cisim dalgaları ve yapıda oluşan yüzey dalgaları basınç-çekme
gerilmeleri veya kayma gerilmeleri oluşturmaktadır. Analizlerde kullanılan depremlerde faydaki
yırtılma boyu deprem büyüklüğü ile orantılıdır. Enerji zamanla geniş ortamlara yayılmaktadır
ve ortamın sönümünden dolayı faydan uzaklaştıkça maksimum ivme azalmaktadır. Bununla
birlikte büyük depremlerin büyük genlikli dalgalar ürettiği ve deprem genliğinin uzaklıkla
azaldığı bilinmektedir. Deprem hareketinin maksimum ivmesi oldukça önem taşımaktadır.
İvmenin yanında depremin süresi de çok önemlidir. Maksimum ivmeleri düşük olmasına
rağmen süresi uzun olan depremlerde önemli hasarlar meydana gelmektedir. Depremler yatay
yer değiştirme meydana getirdikleri gibi düşey yer değiştirme de meydana getirmektedir [15].
Bu çalışmada zaman tanım alanı yöntemi uygulanmıştır. Yığma yapıya yirmi deprem verisi
etkitilmiştir. Depremler Tablo 2’de verilmiştir [16].. Bu depremler farklı büyüklük, farklı etkin
yer ivmesi ve odak derinlikleri göz önüne alınarak seçilmiştir. Yığma yapıların dinamik analizi
ile ilgili birçok çalışma mevcuttur [17-18-19-20-21-22-23-24]. Paquette (2000) çalışmasında
küçük ölçekli tek katlı bir güçlendirilmemiş tuğla yapısının zemin yapı etkileşimini deneysel
olarak incelemiş, dinamik testler yapmışlardır [25]. Sucuoğlu (1997), üç katlı güçlendirilmemiş
yığma yapının sismik performansını belirlemişlerdir [26]. Analizlerde 1992 Erzincan depremi
kullanılmışlardır. Mekanik özellikler deneyler sonucu elde edilmiş doğrusal olmayan dinamik
analiz uygulamışlardır.
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Tablo 2. Analizlerde kullanılan depremler
Moment
Büyüklük
Deprem
Tarih
(Mw)
Anza
25.02.1980 4.9
(Horse Cany)
Morgan Hill
24.04.1984 6.2
Landers
28.06.1992 7.3
Parkfield
28.06.1966 5.6
Morgan Hill
24.04.1984 6.2
Coyote Lake
06.08.1979 5.8
N.Palm Springs 08.07.1986 6
Northridge
17.01.1994 6.7
Whitter
10.01.1987 6
Narrows
Kocaeli
17.08.1999 7.4
Victoria Mexica 09.06.1980 6.1
Coyote Lake
06.08.1979 5.8
Imperial Valley 15.10.1979 7
Hollister
28.11.1974 5.2
( Earthquakes used in analysis) [16]
Yer
Yer
Odak
Hızı
ivmesi
Kayıt
Derinliği
(km)
(cm/s) (g)
Kern County
Kobe
Anza
(Horse Cany)
Cape
Mendocino
Düzce
Erzincan
AZF315
2.6
0.066
12.1
G01320
29P000
C12320
G06090
G06230
FVR045
TPF000
2.9
3.7
6.8
36.7
49.2
41.2
17.6
0.098
0.08
0.0633
0.292
0.4339
0.129
0.364
16.2
42.2
14.7
11.8
3.1
13
37.9
ALH180
22
0.333
13.2
BLK-UP
CPE045
SJ3337
CPEDWN
SG3295
2.2
31.6
7.6
6.8
9.3
0.007
0.62
0.124
0.116
0.339
183.4
34.8
17.2
8.3
14.9
21.07.1952
16.01.1995
7.4
6.9
SBA132
FUK
15.5
1.7
0.127
0.01
87
157.2
25.02.1980
4.9
RDA045
6.7
0.097
19.6
25.04.1992
7.1
CPM-UP
63
0.754
8.5
12.11.1999
7.1
6.9
1060-E
ERZ-UP
5.3
18.3
0.053
0.248
30.2
20
4
Çarhoğlu A. I., Korkmaz K. A.
2.2. Analizler Sonucu Elde Edilen Periyot Değerleri (Period values obtained from
analysis result)
Yığma yapılarda periyot, kat yüksekliği ve dolu duvar oranlarına bağlıdır. Yığma yapının ilk
dört moda ait periyot değerleri Tablo 3’ de verilmiştir. Yığma yapıların periyotları küçük
olduğundan rijit yapılardır. Yapının rijit olması depreme dayanıklı olduğu anlamına gelmez. Bu
nedenle yapının dinamik analizi yapılarak deprem etkisindeki davranışını incelemek gereklidir.
Tablo 3. Yapının hesaplanan periyotları ( Calculated periods of Structure)
Mod No Periyot (sn)
1
0.05432
2
0.05227
3
0.05052
4
0.04877
2.3. Yer Değiştirme Değişimlerinin Değerlendirilmesi (Assessment of Displacement
Changes)
Analiz sonucunda her deprem için en büyük yatay yerdeğiştirme değerleri elde edilmiştir. Şekil
3’de yığma yapıdaki yerdeğiştirme değerleri verilmiştir. Dinamik analiz sonucunda Z
yönündeki yer değiştirme değerleri oldukça az olduğu için bu yöndeki değerler verilmemiştir.
Yığma yapılarda duvarın düzlemi doğrultusundaki yer değiştirmelerin yapı stabilitesini olumsuz
etkilemediği bilinmektedir. Çatlakların oluşması sırasında duvar düzlemi doğrultusundaki
sürtünme, çatlakları sınırlamaktadır. Sismik yüklerin duvarın düzlemi doğrultusunda etkimesi
halinde çatlaklar büyümektedir. Depremlerin odak derinliği arttıkça yıkıcılık azalmakta ve buna
bağlı olarak da hasar azalmaktadır. Odak derinliği fazla olan deprem daha geniş aralıklara
yayılmaktadır. Büyüklükleri aynı olan Kocaeli (BLK-UP) ve Kern Country (SBA132)
depremleri incelendiğinde odak derinliği en büyük olan Kocaeli (BLK-UP) depreminde elde
edilen x ve y yönündeki yer değiştirmelerin aynı büyüklükteki Kern Country (SBA132)
depremindeki yer değiştirmelerden küçük olduğu görülmektedir. Ayrıca Kern Country
(SBA132) depremindeki yer hızı ve yer ivmesinin de Kocaeli depreminden büyük olduğu
görülmektedir.
Büyüklüğü 6.9 olan Kobe (FUK) depremi incelendiğinde büyüklüğü 6.7 olan Northridge
(TPF000) depremiyle büyüklüğünün yakın olduğu odak derinliğinin yaklaşık 5 kat fazla olduğu
ve yer değiştirmenin de yaklaşık 5 kat daha küçük olduğu görülmüştür. Burada da odak derinliği
arttıkça yer değiştirmenin azaldığı görülmüştür. Büyüklüğü 7.4 ve odak derinliği 183.4 km olan
Kocaeli (BLK-UP) depremi ve büyüklüğü 6 odak derinliği 13.2 olan Whitter Narrow
(ALH180) depreminden daha küçük yer değiştirme değerine sahiptir. Yer ivmesine bakıldığında
Kocaeli (BLK-UP) depreminin yer ivmesinin daha küçük olduğu görülmüştür. Kocaeli’nin
daha fazla büyüklüğe sahip olmasına rağmen büyük odak derinliği ve küçük yer ivmesinden
dolayı yer değiştirmenin küçük olduğu görülmüştür. Büyüklüğü 7.3 olan Landers (29P000)
depremi büyüküğü 6.7 olan Northridge depreminden daha fazla büyüklüğe sahip ve Landers
depreminin odak derinliği Northridge depreminden 4.3 km daha büyük olmasına rağmen yer
hızı ve yer ivmesinin küçük olması sebebiyle yer değiştirmeler küçük elde edilmiştir. Diyebiliriz
ki yer hızı ve yer ivmesi odak derinliğinden daha etkilidir. Büyüklükleri 6 ve odak derinlikleri
sırasıyla 13.2 ve 13 olan N. Palm Sprins ve Whitter Narrows depremleri incelendiğinde Whitter
Narrows depreminin yer hızının N. Palm Springs depreminden küçük yer ivmesininde yaklaşık
2.5-3 kat büyük olduğu ve Whitter Narrows depremindeki yer değiştirmelerin büyük olduğu
görülmüştür. Buradan yer ivmesinin yer hızından daha etkili olduğu söylenebilinir. Depremler
incelendiğinde en büyük yer değiştirmenin büyüklüğü 6.7 olan Northridge depreminde en küçük
5
.::Mevcut Yığma Bir Yapının Deprem Davranışının Değerlendirilmesi::.
yer değiştirmenin 4.9 olan Anza (AZF315) depreminde elde edildiği görülmüştür. Bu yer
değiştirme arası farkı sadece büyüklük değil yer ivmeside etkilemektedir.
Yer hızları yakın olan büyüklüğü 5.6 olan Parkfield depremiyle büyüklüğü 4.9 olan Anza
(RDA045) depremi ele alındığında Parkfield depremindeki büyüklüğün Anza (RDA045)
depremindeki büyüklükten fazla olmasına rağmen yer değiştirmenin daha küçük olduğu
görülmüştür. Odak derinliğine bakıldığında Anza (RDA045) depreminin odak deriniğinin 5 km
daha büyüktür. Anza (RDA045) depreminin odak derinliği büyük, büyüklüğü küçük olunca
beklenen küçük yer değiştirmedir. Fakat yer ivmesine bakıldığında Anza (RDA045) depreminin
yer ivmesinin büyük olmasından dolayı yer değiştirmeler büyük elde edilmiştir.
Şekil 3. X ve Y yönü yer değiştirme değerleri (cm) ( Displacement values of X and Y
direction)
2.4. Gerilme Değişimlerinin Değerlendirilmesi (Assessment of Stress Changes)
Çalışma kapsamında yapıda meydana gelen gerilmeler de elde edilmiştir. Gerilme grafiği Şekil
4’de verildiği gibidir. Şekil 3’de S11, x yönünde, S22, y yönünde, S33, z yönünde düzleme dik
normal gerilmelerdir. S12, x düzlemi üzerinde y yönündeki, S13, x düzlemi üzerinde z yönündeki,
S23, y düzlemi üzerinde z yönündeki kayma gerilmeleridir. Şekil 5’de de S11, S13, S22 gerilme
dağılımları verilmiştir. S11: Yüzeyin normali eksen numarası 1, gerilmenin yönü 1 ekseni
doğrultusundaki, S13: Yüzeyin normali eksen numarası 1, gerilmenin yönü 3 ekseni
doğrultusundaki, S22: Yüzeyin normali eksen numarası 2, gerilmenin yönü 2 ekseni
doğrultusundaki gerilmedir.
Tablo 4 ve 5’de X ve Y yönü gerilme değerleri sunulmuştur. Gerilme değerleri incelendiğinde;
en büyük S11 ve S22 gerilmelerinin, en büyük yer değiştirme değerinin elde edildiği Northridge
depreminde sırasıyla 5.225 kN/m2 ve 6.839 kN/m2 elde edildiği ve S33 gerilme değerinin de
aynı depremde en büyük çıktığı ayrıca gerilmelerin çatı pencere ve kapı bölgesinde yoğunlaştığı
görülmüştür. S12 kayma gerilmesinin Northridge depreminin x yönünde 4.047 kN/m2 S12
gerilmesinin y yönünde 3.744 kN/m2 S23 gerilmesini 3.966 kN/m2 S33 gerilme değerleri 3.966
kN/m2 elde edildiği görülmüştür. Çatlaklar gerilme yoğunluğu yüksek olan kısımlarda meydana
gelmektedir. Kapı ve pencere kenarındaki çatlaklar duvar düzlemine dik eğilme ya da düzlemi
doğrultusunda oluşan kayma gerilmelerinden dolayı oluşmaktadır. Duvarın düzlemine dik ve
6
Çarhoğlu A. I., Korkmaz K. A.
düzlemi doğrultusundaki kuvvetler duvarların birleşim yerlerinde düşey ya da diyagonal
çatlakların oluşmasına neden olmaktadır.
Şekil 4. 8 düğüm noktasından oluşmuş üç boyutlu eleman (Three-dimensional element
composed of eight nodes)
Tablo 4. X yönü gerilme değerleri (Stres value of X direction) (kN/m2)
Deprem
No
S11
S22
S33
S12
S13
S23
1.017 1.820
1.987
1.049
0.764
0.925
1
0.623 0.279
1.047
0.518
0.422
0.220
2
0.498 0.714
1.019
0.477
0.304
0.386
3
0.319 0.501
0.636
0.293
0.216
0.299
4
1.236 1.652
1.787
0.939
0.824
0.968
5
1.888
2.558
2.788
1.434
1.260
1.521
6
0.499 0.807
0.888
0.468
0.325
0.437
7
3.289 6.839
8.398
4.047
2.795
3.966
8
1.678 2.083
2.339
1.294
1.075
1.234
9
0.279 0.353
0.525
0.238
0.164
0.275
10
0.276 3.618
4.290
2.095
1.788
2.314
11
0.470 0.743
0.841
0.440
0.254
0.421
12
1.498 2.737
4.392
1.671
1.108
1.899
13
0.546 0.880
0.943
0.498
0.408
0.412
14
0.592 0.809
0.855
0.450
0.397
0.468
15
0.974 1.258
1.395
0.747
0.651
0.687
16
0.422 0.854
0.956
0.496
0.352
0.455
17
0.748 1.196
1.299
0.675
0.558
0.549
18
1.890 2.704
3.771
1.892
1.055
1.583.
19
1.306 2.117
2.388
1.197
0.536
1.117
20
7
.::Mevcut Yığma Bir Yapının Deprem Davranışının Değerlendirilmesi::.
(a) S11 Gerilmeleri.
(b) S13 Gerilmeleri
(c) S22 Gerilmeleri
Şekil 5. S11, S13, S22 Gerilme Dağılımları ( S11, S13, S22 Stress distributions)
(a) Maksimum gerilme grafiği (Maximum (b) S11 gerilme grafiği (S11stress graphic)
displacement graphic)
(c) S23 gerilme grafiği (S23stress graphic)
(d) S13 gerilme grafiği (S13 stress graphic)
(e) S12 gerilme grafiği (S12 stress graphic)
(f) S33 gerilme grafiği (S13 stress graphic)
(g) S22 gerilme grafiği (S22 stress graphic)
Şekil 6. Yığma yapı üzerinde meydana gelen gerilme dağılımları (Stress distributions
occurred on masonry)
8
Çarhoğlu A. I., Korkmaz K. A.
Tablo 5. Y yönü gerilme değerleri (Stress value of Y direction)(kN/m2)
Deprem
No
S11
S22
S33
S12
S13
S23
1.274
0.704
2.160
1.054
0.888
0.453
1
0.377
0.604
0.831
0.347
0.221
0.432
2
0.907
0.481
1.017
0.756
0.546
0.272
3
0.410
0.244
0.685
0.365
0.276
0.156
4
1.618
0.938
1.633
1.483
0.911
0.587
5
2.530
1.461
2.632
2.327
1.469
0.926
6
0.885
0.414
0.866
0.737
0.462
0.239
7
5.225
2.491
9.289
3.555
3.744.
1.822
8
2.359
1.294
2.386
2.145
1.266
0.873
9
0.483
0.288
0.699
0.422
0.276
0.181
10
1.547
1.493
1.901
2.425
1.278
0.753
11
0.782
0.349
0.748
0.651
0.401
0.208
12
3.289
1.389
5.898
2.066
2.345
1.144
13
0.707
0.439
1.116
0.631
0.462
0.286
14
0.797
0.454
0.813
0.730
0.454
0.294
15
1.203. 0.735
1.380
1.126
0.691
0.499
16
0.540
0.280
0.960
0.431
0.391
0.192
17
0.976
0.533
1.288
0.821
0.548
0.363
18
3.331
1.635
3.287
2.776
1.704
0.910
19
2.169
0.988
2.046
1.805
1.106
0.524
20
Duvarın kayma emniyet gerilmesi Denklem 1’deki gibi hesaplanmaktadır. Burada, τem:
Duvarın kayma emniyet gerilmesi, τo: Duvarın çatlama emniyet gerilmesi ve μ: sürtünme
katsayısı olup değeri 0.5 alınmaktadır, σ: düşey gerilme değeridir [13-14].
τem= τo+μ.σ
(1)
τo değeri taş duvar malzeme için 0.1 MPa olarak alınabilir. Bu durumda taş duvarlar için kayma
emniyet gerilmesi τem= 0.1+0.5 σ şeklinde hesaplanacaktır. Düşey gerilme değeri kritik kesitler
için 0.0092 MPa elde edildiğinde kayma emniyet gerilmesi 0.14 MPa elde edilmektedir. Yapıya
uygulanan depremler sonucu elde edilen gerilme değerlerinin kayma emniyet gerilmesi
değerinden küçük olmasından dolayı yapının güvenilir olduğu sonucuna varılmaktadır.
3. SONUÇLAR (CONCULUSIONS)
Çalışma kapsamında mevcut tuğlalı bir yığma yapı değerlendirilerek, üç boyutlu bir yığma yapı
modeli üzerinde zaman tanım alanında dinamik analiz yöntemi ile yapının deprem davranışı
değerlendirilmiştir. Çalışmalarda yirmi farklı deprem kullanılarak yer değiştirme ve gerilme
değerleri karşılaştırılmıştır.
9
.::Mevcut Yığma Bir Yapının Deprem Davranışının Değerlendirilmesi::.
Genel olarak yığma yapı analiz sonucu meydana gelen yer değiştirme değerleri aşağıdan
yukarıya doğru artarak çatı katı üst seviyesinde en büyük değeri almıştır. En büyük yer
değiştirme Northridge depreminde gerçekleşirken en küçük yer değiştirme Anza depreminde
meydana gelmiştir. Depremlerin odak derinliği arttıkça yer değiştirmelerin azaldığı, dolayısıyla
yıkıcılığın da azaldığı görülmüştür. Ayrıca yer ivmesinin oldukça etkili olduğu görülmüş yani
daha küçük büyüklüğe sahip bir depremin yer ivmesi büyük olması durumunda küçük
büyüklüklü depremde daha büyük yer değiştirmeler elde edildiği görülmüştür.
Gerilme dağılımları incelendiğinde en büyük gerilmenin en büyük yer değiştirmenin elde
edildiği depremde meydana geldiği görülmüştür. Gerilmeler genellikle pencere ve kapı
boşluklarının bulunduğu kısımlarda yoğunlaşmıştır. Duvarın düzlemine dik ve düzlemi
doğrultusundaki kuvvetler duvarların birleşim yerlerinde düşey ya da diyagonal çatlakların
oluşmasına neden olmaktadır. Gerilmelerden de anlaşılacağı gibi pencere ve kapı bulunmayan
kısımlarda diyagonal çatlaklar bulunmaktadır.
İncelenen yığma yapıya ait kayma ve basınç gerilmeleri hesaplanarak analiz sonucunda elde
edilen değerlerle karşılaştırılmıştır. Analiz sonucunda elde edilen değerlerin hesaplanan emniyet
gerilmelerinden küçük elde edildiği bu durumda yapının güvenilir olduğu sonucuna varılmıştır.
4. KAYNAKLAR (REFERENCES)
[1]. Kanıt, R., Işık, N., S., (2007). Tuğla Kemerlerin Deneysel Davranışı ve Bilgisayar Modeli
Analizleri, Gazi Ünv. Müh. Mim Fak. 22(1),13–20.
[2]. Budak, A., Uysal H., Aydın A.C., (1998). ’Kırsal yapıların deprem davranışı’.
[3]. Çılı, F., (1978). Yığma yapıların yatay yüklere göre hesabı,Deprem Araştırma Bülteni,Yıl:6,
Sayı:22, s.7-25.
[4]. Bayülke N., (1978). Tuğla yığma yapıların depremlerdeki davranışları, Deprem araştırma
enstitüsü bülteni 22,s. 26-42.
[5]. Özmen T., (1985). Taş yığma duvarlar üzerine yapılan deney çalışmaları, Deprem
Araştırma Bülteni, Yıl:12,Sayı:49,s.68-82.
[6]. Dowrick, D.J., (1992). Earthquake Resistant Design, John Willey&Sons, 142-150.
[7]. Bayraktar A., Türker T., Altunışık A.C., Sevim B., (2007). Analitik model iyileştirmenin
yığma binaların deprem davranışına etkisinin belirlenmesi, Kocaeli Sempozyumu.
[8]. Çöğürcü M.T., Kamanlı M., (2007). Yığma yapıların dinamik ve mühendislik davranışının
düzlem dışı kuvvetler altında deneysel olarak incelenmesi, Selçuk Üniversitesi Teknik-Online
Dergi, Cilt 6, Sayı:2.
[9]. Sesigür H., Çelik O.C., (2005). Esnek döşemeli tarihi yığma kargir yapıların
güçlendirilmesi İzmit Sultan Abdülaziz Av köşkü örneği, Kocaeli Sempozyumu.
[10]. Işık B., (2003). Depreme dayanıklı yapı elde edilmesi için alker duvarın tasarım kriterinin
araştırması, Beşinci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı,İstanbul.
[11]. Bozkurt H.B., (2003). Depreme dayanıklı yığma ve betonarme binalarda tuğla ve gazbeton
bloklar kullanılmasının karşılaştırılması, Beşinci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı
Istanbul Bildiri, No: AT-103.
[12]. Wilson, E. ve Habibullah A., (1998). SAP 2000 Integrated Finite Element Analysis and
Design of Structures Basic Analysis, Kullanım Klavuzu.
[13]. Batur N., (2006). Yığma yapı tasarımı ve analizi, İstanbul Üniversitesi.
[14]. DBYYHY 1997, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik,
Resmi Gazete 1997, İstanbul, Türkiye.
[15]. Hart ve Wong, (1999). Structural Dynamics for Structural Engineers, Wiley.
[16]. PEER (2012). Deprem veri tabanı http://peer.berkeley.edu/smcat/
[17]. Bruneau, M. (1994). State-of-art report on the seismic performance of unreinforced
masonry buildings. J. Struct. Eng. 120 1, 230–251.
10
Çarhoğlu A. I., Korkmaz K. A.
[18]. Kim SC, White DW. (2004). Nonlinear analysis of a one-story low-rise masonry building
with a flexible diaphragm subjected to seismic excitation. Eng Struct, 26:2053 67.
[19]. Lam N.T.K., Griffith M., Wilson J., Doherty K., (2003). Time–history analysis of URM
walls in out-of-plane flexure, Engineering Structures 25, 743–754.
[20]. Mistler M, Butenweg C., Meskouris K., (2006). Modelling methods of historic masonry
buildings under seismic excitation, J Seismology, 10:497–510.
[21]. Moon FL, Yi T, Leon RT, Kahn LF,(2006). Recommendations for Seismic Evaluation and
Retrofit of Low-Rise URM Structures, Journal of Structural Engineering, Vol. 132, No. 5.
[22]. Priestley MJN., (1985). Seismic behavior of unreinforced masonry walls. Bulletin of the
NZ National Society for Earthquake Engineering, 18(2):191–205.
[23]. Vera C.O., Mc Verry G.H., Ingham J.M., (2008). Ground motion records for time-history
analysis of URM buildings in New Zealand–The North Island, NZSEE Conference Proceedings,
page 25.
[24]. Yi T, Moon, FL; Leon, RT Kahn, L.F., (2006). Analyses of a Two-Story Unreinforced
Masonry Building, Journal of Structural Engineering, Vol. 132, No. 5.
[25]. Paquette J., Bruneau M., (2000). Pseudo dynamic testing of unreinforced masonry
buildings with flexible diaphragm, 12WCEE, 1-7.
[26]. Sucuoglu, H., Erberik A, (1997). Performance Evaluation Of A Three-Storey Unreinforced
Masonry Building During The 1992 Erzincan Earthquake, Earthquake Engineering And
Structural Dynamics, Vol. 26, 319-336.
[26]. TS 500-2000. Türk Standartları Enstitüsü (2000). Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım
Kuralları, T.S.E. Kurumu, Ankara.
11